public class SkipList{

    //結(jié)點(diǎn)“晉升”的概率
    private static final double PROMOTE_RATE = 0.5;
    private Node head,tail;
    private int maxLevel;

    public SkipList() {
        head = new Node(Integer.MIN_VALUE);
        tail = new Node(Integer.MAX_VALUE);
        head.right = tail;
        tail.left = head;
    }

    //查找結(jié)點(diǎn)
    public Node search(int data){
        Node p= findNode(data);
        if(p.data == data){
            System.out.println("找到結(jié)點(diǎn)：" + data);
            return p;
        }
        System.out.println("未找到結(jié)點(diǎn)：" + data);
        return null;
    }

    //找到值對(duì)應(yīng)的前置結(jié)點(diǎn)
    private Node findNode(int data){
        Node node = head;
        while(true){
            while (node.right.data!=Integer.MAX_VALUE && node.right.data<=data) {
                node = node.right;
            }
            if (node.down == null) {
                break;
            }
            node = node.down;
        }
        return node;
    }

    //插入結(jié)點(diǎn)
    public void insert(int data){
        Node preNode= findNode(data);
        //如果data相同，直接返回
        if (preNode.data == data) {
            return;
        }
        Node node=new Node(data);
        appendNode(preNode, node);
        int currentLevel=0;
        //隨機(jī)決定結(jié)點(diǎn)是否“晉升”
        Random random = new Random();
        while (random.nextDouble() < PROMOTE_RATE) {
            //如果當(dāng)前層已經(jīng)是最高層，需要增加一層
            if (currentLevel == maxLevel) {
                addLevel();
            }
            //找到上一層的前置節(jié)點(diǎn)
            while (preNode.up==null) {
                preNode=preNode.left;
            }
            preNode=preNode.up;
            //把“晉升”的新結(jié)點(diǎn)插入到上一層
            Node upperNode = new Node(data);
            appendNode(preNode, upperNode);
            upperNode.down = node;
            node.up = upperNode;
            node = upperNode;
            currentLevel++;
        }
    }

    //在前置結(jié)點(diǎn)后面添加新結(jié)點(diǎn)
    private void appendNode(Node preNode, Node newNode){
        newNode.left=preNode;
        newNode.right=preNode.right;
        preNode.right.left=newNode;
        preNode.right=newNode;
    }

    //增加一層
    private void addLevel(){
        maxLevel++;
        Node p1=new Node(Integer.MIN_VALUE);
        Node p2=new Node(Integer.MAX_VALUE);
        p1.right=p2;
        p2.left=p1;
        p1.down=head;
        head.up=p1;
        p2.down=tail;
        tail.up=p2;
        head=p1;
        tail=p2;
    }

    //刪除結(jié)點(diǎn)
    public boolean remove(int data){
        Node removedNode = search(data);
        if(removedNode == null){
            return false;
        }

        int currentLevel=0;
        while (removedNode != null){
            removedNode.right.left = removedNode.left;
            removedNode.left.right = removedNode.right;
            //如果不是最底層，且只有無(wú)窮小和無(wú)窮大結(jié)點(diǎn)，刪除該層
            if(currentLevel != 0 && removedNode.left.data == Integer.MIN_VALUE && removedNode.right.data == Integer.MAX_VALUE){
                removeLevel(removedNode.left);
            }else {
                currentLevel ++;
            }
            removedNode = removedNode.up;
        }

        return true;
    }

    //刪除一層
    private void removeLevel(Node leftNode){
        Node rightNode = leftNode.right;
        //如果刪除層是最高層
        if(leftNode.up == null){
            leftNode.down.up = null;
            rightNode.down.up = null;
        }else {
            leftNode.up.down = leftNode.down;
            leftNode.down.up = leftNode.up;
            rightNode.up.down = rightNode.down;
            rightNode.down.up = rightNode.up;
        }
        maxLevel --;
    }

    //輸出底層鏈表
    public void printList() {
        Node node=head;
        while (node.down != null) {
            node = node.down;
        }
        while (node.right.data != Integer.MAX_VALUE) {
            System.out.print(node.right.data + " ");
            node = node.right;
        }
        System.out.println();
    }

    //鏈表結(jié)點(diǎn)類
    public class Node {
        public int data;
        //跳表結(jié)點(diǎn)的前后和上下都有指針
        public Node up, down, left, right;

        public Node(int data) {
            this.data = data;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        SkipList list=new SkipList();
        list.insert(50);
        list.insert(15);
        list.insert(13);
        list.insert(20);
        list.insert(100);
        list.insert(75);
        list.insert(99);
        list.insert(76);
        list.insert(83);
        list.insert(65);
        list.printList();
        list.search(50);
        list.remove(50);
        list.search(50);
    }
}